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Projekt
Die Bedeutung der i6A37 Modifikation in zytoplasmatischen und mitochondrialen tRNAs für die Translationseffizienz in mitochondrialen und Selenoproteinen
Antragsteller
Professor Dr. Ulrich Schweizer
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277195918
Um zu untersuchen wie modifizierte Basen in der Anticodonschleife von tRNAs die Translation von Proteinen modulieren, braucht man geeignete Modelle und Methoden, die erlauben die Translation auf der Ebene einzelner Codons zu messen. Ribosomales Profiling erlaubt es, die Effizienz der Translation genomweit für jedes Codon zu bestimmen. N6-Isopentenylierung von Adenosin 37 (i6A37) tritt in mehreren cytoplasmatischen und mitochondrialen tRNAs auf. Das einzige bekannte Enzym, das tRNAs isopentenyliert, ist TRIT1 (MiaA in E. coli, MOD5 in S. cerevisiae) und es existiert nur ein einziges Tiermodell für tRNA i6A-Defizienz: die gro-1 Mutante in C. elegans. Die Analyse von globalen Effekten auf die Translation ist inhärent schwierig, weshalb wir vorschlagen sich auf eine klar definierte Klasse von Proteinen zu fokussieren, deren Translation von nur einer spezifischen tRNA abhängt, die nur ein einziges Codon liest: Selenoproteine enthalten die seltene Aminosäure Selenocystein (Sec), die von der tRNA[Ser]Sec translatiert wird. Diese tRNA liest UGA als Sec. Das in-frame UGA Codon taucht nur einmal in jedem Selenoprotein auf. Man weiß, daß es unter den 24 Selenoproteinen bei Mäusen eine Hierarchie gibt, die von der Nutzung der unterschiedlich modifizierten tRNASec Isoakzeptoren abhängt und daß die Hemmung der i6A-Modifikation die Selenoproteinexpression Gen-spezifisch reduziert. Wir werden den direkten Einfluß der tRNASec Isopentenylierung auf die UGA Umkodierung in Selenoproteinen mittels Ribosomalem Profiling in Lebern von unseren gerade generierten Trit1-defizienten Mäusen untersuchen. Da einige mitochondriale tRNAs ebenfalls i6A-Modifikationen tragen, werden wir Ribosomales Profiling auch auf die 13 mitochondrial kodierten Proteine anwenden. Durch Analyse der Translation mit Codon-genauer Auflösung in zwei klar definierten Klassen von Proteinen, werden wir die Bedeutung der tRNA Isopentenylierung auf Translationseffizienz, Leserahmentreue und mRNA Stabilität im jeweiligen Codon-Kontext bei endogenen mRNAs ermitteln. Kürzlich wurde ein Patient mit einer homozygoten Mutation in TRIT1 identifiziert, der an einer mitochondrialen Erkrankung leidet. Interessanterweise erscheint in ersten Analysen in unserem Labor die Selenoproteinexpression normal. Das bedeutet, daß diese Mutation in TRIT1 die Erkennung nur ganz bestimmter tRNAs betrifft. Wir möchten daher die Substratspezifität von TRIT1 gegenüber tRNAs in vitro genauer untersuchen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
